高强度聚焦超声辐照离体组织中空化泡和沸腾泡对辐照后即刻B超声像图中强回声的贡献

目的研究高强度聚焦超声(high intensity focused ultrasound,HIFU)辐照离体牛肝组织中的空化泡和沸腾泡对辐照后即刻B超声像图中强回声的贡献。方法将牛肝组织简单随机分成2组,每组20块。一组使用200 W声功率的HIFU辐照2 s,以在HIFU焦域处只产生空化泡,另一组使用50 W声功率的HIFU辐照80 s,以在焦域处只产生沸腾泡。在辐照过程中,使用置于HIFU声焦点旁1 mm的热电偶对焦域处的温度进行测量,并通过计算机的RS 232串口进行记录。同时,使用被动空化检测(passive cavitation detection,PCD)系统测取牛肝组织内传播出的声信号,并在LabVIEW开发平台上编程以获得该信号的频谱,计算该频谱在3～7 MHz内滤除谐波后的均方根值(root mean square,RMS)。记录HIFU辐照后即刻的B超声像图,与辐照前同一位置的声像图进行比较。辐照结束后将牛肝切开,观察是否有损伤形成。结果 200 W声功率的HIFU辐照离体牛肝组织后即刻B超声像图中有19次未出现强回声,PCD系统所检测信号的频谱中出现明显的宽带噪声,辐照开始后RMS增大,焦点处的最高温度为(61.10±6.18)℃。50 W声功率的HIFU辐照离体牛肝组织后即刻B超声像图中有19次出现强回声,PCD系统所测信号频谱中未见宽带噪声,RMS未见增大,焦域处的最高温度为(93.34±3.37)℃。辐照后,所有牛肝组织中均出现了凝固性坏死。结论 HIFU辐照后即刻B超声像图中强回声出现的主要原因是辐照过程中产生的沸腾泡,非空化泡。

纳米颗粒悬浮液池内泡状沸腾机理

研究了添加不同性质、不同体积浓度的纳米颗粒后对液体池内泡状沸腾换热的影响和相应的物理机制,并对3种不同体积浓度的Fe及A l2O3纳米流体进行了池内沸腾的实验研究.分析表明:纳米颗粒的加入,将增加液体的有效导热系数和粘度,降低基液的表面张力;另一方面,由于部分纳米颗粒会在加热表面形成沉积,改变了加热表面活化凹坑的尺度及分布,从而对成核和气泡成长过程产生影响.因此,纳米流体池内泡状沸腾传热强化与否,是多种因素综合作用的结果.实验结果证实了上述分析.根据“对流汽化”模型给出了去离子水与体积分数为2%Fe纳米流体沸腾换热关系式,与实验值符合较好.

池内泡状沸腾的管束效应

一、前言实验表明,由于存在管间的汽液两相运动,水平管束沸腾换热的机理与水平单管有明显的差别。为了解释管束与单管沸腾特征的差异,人们已提出了循环模型和液膜蒸发模型。对于强化管组成的管束,实验结果还存在着较大的分岐。本文把管束与单管沸腾特性的差别,归结为存在一个管束效应。文中对管束效应的物理机制进行了系统的分析和实验研究。

流动泡核沸腾中汽泡行为的MPS数值模拟

采用移动粒子半隐式(MPS)方法分别对加热面水平、竖直和45°倾斜放置时流动泡核沸腾中1个汽泡的成长至脱离过程进行了二维数值模拟,并将数值模拟结果与实验结果进行了对比。结果表明:汽泡的形状与成长速率的数值模拟结果与实验结果相符合,数值模拟成功地预测了实验中观察到的汽泡脱离前的滑移现象。

圆管内偏离泡核沸腾机理模型的比较分析

分析比较了基于壁面汽泡壅塞和汽泡下液膜烧干两种机理的圆管内偏离泡核沸腾机理的5个模型,并与偏离泡核沸腾(DNB)实验数据进行了比较分析,得出了各种模型的优缺点。

燃料组件边角栅元偏离泡核沸腾比分析

燃料组件边角栅元的阻力系数大于典型栅元和冷壁栅元。本文基于标准子通道模型,通过调整子通道模拟区域的位置,修改了通道、燃料棒以及格架阻力等相关参数,直接模拟燃料组件边角栅元的综合效应,进行偏离泡核沸腾比(Departure from Nuclear Boiling Ratio,简称DNBR)分析。分析结果表明:边角栅元的偏离泡核沸腾比能被典型和冷壁栅元的计算结果所包络。本文同时对燃料组件间隙和边角栅元的偏离泡核沸腾比的影响进行了进一步分析。

冲击液滴的泡状沸腾换热

自七十年代以来，液滴冲击冷却的研究受到广泛的关注．对于单个液滴的冲击换热已进行了很多的分析．但由于冲击液滴流动复杂且过程短暂，所以至今换热机理尚不清楚．本文着重研究冲击冷却效果最好的液滴泡状沸腾换热工况．

多孔性金属薄层的泡核沸腾试验

对自制的多孔性金属薄层的泡核沸腾传热特性进行研究．试验采用单管沸腾装置，管内使水沸腾汽化，管外用电加热．在试验的温差下，多孔覆盖层表面的沸腾传热膜系数为光滑表面的２．２２倍，泡核沸腾起始温差从３．９℃降至２．１℃．作者还分析了多孔覆盖层表面强化沸腾传热的机理，并提出沸腾传热膜系数与温差关联式．

泡核沸腾两相CFD模拟的参数敏感性分析与模型验证

预测偏离泡核沸腾(DNB)型的临界热流密度(CHF)是压水堆热工水力分析的重要内容。基于计算流体力学(CFD)方法预测CHF需要准确预测空泡份额在截面上(尤其是壁面附近)的分布。本文使用商用CFD程序STAR-CCM+对泡核沸腾状态下DEBORA竖直上升流均匀加热圆管实验进行模拟。经过敏感性分析,找出对空泡份额、气体速度、液体温度和气泡直径四个物理量的径向分布以及轴向壁面温度分布有显著影响的模型参数。基于一组实验数据,通过调整关键模型参数重新标定了相间作用模型,并将标定过的计算模型应用到其他工况验证其适用性,得到了较好的结果。本研究为后续将两相CFD计算应用于DNB型CHF的预测打下了基础。

竖直矩形流道中泡核沸腾起始点的研究

竖直矩形窄流道由于具有良好的换热效果和紧凑的结构而被广泛应用于工程领域。针对两个间隙分别为1.8 mm和2.8 mm的竖直矩形流道,以可视化的方法研究了过冷沸腾条件下进口温度、质量流速和流道高度对泡核沸腾起始点(Onset of Nucleate Boiling,ONB)的气泡成长和壁面过热度的影响。以去离子水作为工质,使用高速照相机拍摄气泡的成长过程并使用热电偶记录背板温度。发现两个流道中进口温度和质量流速对ONB点的气泡成长以及ONB点壁面过热度的影响一致;质量流速一定时,流道高度对ONB点的气泡成长无明显影响;流道高度对ONB点壁面过热度与面热流密度的关系无明显影响;ONB点壁面过热度与面热流密度的关系可以由文献中的经验关系式预测。

金属丝缠绕光管强化泡核沸腾的实验研究

实验表明,螺旋金属丝緾绕的水平光管能显著强化以氟里昂R-113、R-11和酒精为工质的池沸腾传热,在氟里昂一类的池沸腾传热过程中无“温度过头”,优于GAWA-T管,基于无因次分析,建立一个关联式并把实验数据在25％以内的误差关联起来。

安全级仪控系统对避免反应堆偏离泡核沸腾的研究

建立了燃料棒轴向不同位置偏离泡核沸腾比(Departure from Nucleate Boiling Ratio,DNBR)的计算模型,研究分析了一回路冷却剂温度对DNBR的影响。针对超温、超功率ΔT保护触发安全级仪控系统执行紧急停堆功能,避免发生偏离泡核沸腾(DNB)展开了研究。研究了安全级仪控系统的驱动信号、控制逻辑,明确了安全级仪控系统在避免反应堆偏离泡核沸腾的堆芯保护功能。为进一步分析事故工况下安全级仪控系统的保护作用奠定了基础。

自然循环欠热沸腾起始点特性

利用适于强迫循环的伯格尔斯和罗斯诺经验方法、Davis和Anderson理论方法,以及本课题组依据自然循环实验提出的预测欠热沸腾起始点的经验公式,对两种类型的欠热沸腾起始点的热力学平衡干度进行比较计算,研究自然循环的欠热沸腾起始点的基本特性。研究结果表明:自然循环欠热沸腾起始点的热力学平衡干度对加热量、进口温度、系统压力有着更大的敏感特性,在同等条件下,更早发生欠热沸腾现象。统计物理的微观角度研究进一步指出:产生这一现象的根本原因在于处于自组织状态的自然循环耗散结构的特点、动力学的涨落力和动量力对热力学平衡的共同影响。此研究结果为今后研究和应用自然循环的欠热沸腾奠定了基础。

纳米Cu/R11池沸腾可视化实验

为研究纳米颗粒对制冷剂整体性能的影响,设计了一套可视化实验装置,对纯制冷剂（氟里昂R11）和纳米Cu/R11为工质的泡核沸腾现象进行了可视化对比研究.通过摄像技术观察了工质沸腾汽化过程,以及在泡核沸腾过程中的生长与跃升过程.实验结果表明,纳米Cu颗粒的添加强化了R11制冷剂的传热性能,纳米质量浓度（0.05%-1%）及冷-热源温差（15℃-30℃）越大,工质的传热性能越强,且验证了纳米Cu/R11在小温差下强化传热的特性更为显著,为今后热虹吸管蒸发段流动与传热机理研究提供参考.

高通量管换热器在乙苯装置中的应用

以高通量管换热器在乙苯装置中的应用为例,进行了传质、传热过程的参数对比与工艺设计优化,通过高通量管换热器与普通管壳式换热器在传热效率、节能降耗、投资占地等方面的综合对比,证明了高通量管换热器具有明显应用优势,能够达到提升能效、节能降碳和增强乙苯装置竞争力的效果。

真空沸腾式太阳能海水淡化装置

研究装置是一个由太阳能分体承压系统集热、供热的单级负压蒸馏系统，采用真空管集热器供热，光电组件供电，苦咸水或海水充当冷却水源，不使用任何常规能源和水源，单位集热面积的日产量为5～6kg／m2，工艺简单，操作弹性大，淡水制造成本低，特别适宜在海岛或苦咸水地区应用。

缸盖冷却水的单相流沸腾模型

针对缸盖水腔内的冷却水流动沸腾传热计算,本文介绍了两种单相流沸腾模型。模型认为流动沸腾总传热量等于泡核沸腾和单相对流传热之和,其中泡核沸腾传热计算采用修正后的容积沸腾传热计算公式。BDL模型在Chen模型的基础上作了改进,考虑了冷却水局部流动参数及饱和状态的影响,适用于局部流动传热计算。

低蒸汽含量的二相流流动沸腾研究

以R-113为介质,研究了汽泡流和腾涌流流型时的流动沸腾传热。认为液体主体中汽泡的扰动对壁面处的传热有较大影响,当流型发生转变时,其传热机理发生相应的变化。考虑管内汽泡流中汽含率的影响进而导出流动沸腾传热系数表达式,并对氟里昂流动沸腾传热的特点进行了分析。

一种避免重沸器在不稳定过渡沸腾区操作的控制方法

当精馏塔釜温度较高、且蒸汽温位过低而不能用做重沸器热源时,炼油厂通常采用高温导热油、工艺液体等不发生相变的介质作为精馏塔重沸器热源。当这些加热介质温度高至使重沸器传热处于过渡沸腾区时,重沸器传热速率则会随传热温差的增大而下降,造成精馏控制不稳定及产品质量不合格。本文结合重沸器传热过程原理,提供了一种可以避免重沸器在不稳定的过渡沸腾区传热的控制方法,即"加热介质部分循环、部分补充"的控制方法。该方法将来自重沸器出口的、温度较低的加热介质,与来自系统的、温度较高的加热介质按一定比例混合,以降低重沸器入口的加热介质温度,确保重沸器在稳定的泡核沸腾区操作,并使精馏塔在平稳的状态下运行。应用实例表明,应用本方法,系统总能耗增加很少,甚至会有所降低,精馏塔的操作性能得到明显改善,产品质量大幅提高。

加热壁面热物性效应对液体沸腾换热的影响

运用液体泡核沸腾的导热—蒸化机理,对底部加热热力学性质进行了理论和实验研究.证明了底部加热壁面材料热物性的综合数(λρc)_s是影响沸腾换热的重要因素.本文提出了一个考虑表面热物性效应的计算泡核沸腾换热的新准则公式:Nu=A·(Gr·Pr)^(1/3)